WO2006108403A1 - Electrooptical coupling device - Google Patents

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WO2006108403A1
WO2006108403A1 PCT/DE2006/000648 DE2006000648W WO2006108403A1 WO 2006108403 A1 WO2006108403 A1 WO 2006108403A1 DE 2006000648 W DE2006000648 W DE 2006000648W WO 2006108403 A1 WO2006108403 A1 WO 2006108403A1
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electrical
coupling
valve
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Erhard Quast
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Norgren Gmbh
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/801—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections

Definitions

  • the invention relates to a device for coupling electrical data lines to a modular valve station according to the preamble of claim 1.
  • Such a modular valve station also referred to as a valve terminal, for example, from the unpublished DE 103 53 295.1.
  • a modular valve station a plurality of valve blocks are connected to each other and form a structural unit that can be connected to a control line, for example with an electrical central plug (Multipol) or a fieldbus interface.
  • the valve station resulting from DE 103 53 295.1 has valve modules in which the data is transferred opto-electronically. This is compared to the connection of the valve modules by electrical connectors very beneficial because the mostly high mechanical tolerance requirements underlying connectors damaged easily, for example, the connector contacts can be bent and the like. Beyond that Such valve stations are often used in critical environments where electrical contacts are undesirable.
  • JP 05-180366 A discloses a common control device for actuators, comprising an optical transmitter for converting electrical signals into optical signals.
  • a transmitter-receiver module communicates with individual valves of a non-modular valve island via data lines by electrical means.
  • the invention is based on the problem of providing a device for coupling electrical data lines to a modular valve station, which dispenses with electrical plug contacts and can be adapted to a wide variety of electrical signal forms.
  • the coupling device provides for the coupling of electrical data lines to the valve modules of the modular valve station, a coupling module and a separate from this transmitter and receiver module.
  • the coupling module can be connected to the electrical data line and converts the electrical signals of the data lines into optical signals.
  • the transmitter / receiver module is coupled to the input-side valve module for data communication with the valve modules optoelectrically.
  • the device comprising the coupling module and the transceiver module permits conversion and adaptation of the data output by any electrical devices, consumers and the like to the data type of a valve terminal.
  • any devices and devices can be coupled to a valve terminal and communicate with this, which is not possible in known from the prior art valve islands in this form.
  • the data signal can z. B. may be a parallel electrical data signal with which individual consumers can be controlled. In this case, a conversion takes place directly into a serial optical signal. In an advantageous embodiment, it is a bus signal, which is first converted in the coupling module into a parallel electrical and then into a serial optical signal.
  • the coupling module can be adapted very advantageous to a variety of waveforms.
  • the electrical data lines preferably form a bus system. In this case, the coupling module forms the last module of a bus node. In particular, the bus system may be a local bus system.
  • a particularly advantageous embodiment provides that the transmitting / receiving module communicates with the valve modules in an optoelectronic way via opto-electronic transmitting / receiving means for bidirectional data communication paths.
  • These transmitting and receiving means are advantageously realized by photodiodes and / or phototransistors.
  • the bidirectional optical data communication preferably takes place by means of invisible light.
  • invisible light in particular light in the infrared wavelength range is used.
  • FIG. 1 shows schematically a coupling device making use of the invention for the optical coupling of a modularly constructed valve station to a field bus node
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a coupling device making use of the invention for coupling a modular valve station to a field bus node
  • Fig. 4 shows schematically the block diagram of the coupled to the valve modules transmitter / receiver module
  • FIG. 5 shows schematically a further embodiment of a coupling device.
  • a module-like valve station 200 a so-called valve island, comprises a plurality of valve modules 210 fastened to one another. These valve modules 210 in turn have a circuit device (not shown) for data communication and for controlling valves, actuators or sensors (not shown). Such a valve station 200 is now to be connected to a field bus node 100, which in turn has a plurality of I / O modules 110 (input / output modules).
  • a coupling module 120 which converts the electrical data of the fieldbus system into optical data and transmits by an optical transmitting and receiving means 122 to an optical transmitting and receiving means 222 of a transmitter / receiver module 220, which on the input side before the first Valve module 210 is arranged and connected to this opto-electronically for data transmission.
  • the valve station 200 may be connected to the field bus node 100, for example via a rail 300.
  • the coupling module 120 is adapted to the bus system, for example a local bus, whereas the transmitter / receiver module 220 is adapted to the valve modules 210 with regard to its optical data transmission behavior.
  • Fig. 1 shows the coupling device for better explanation of the optical transmission path in the unfinished state.
  • the optoelectronic transmitter / receiver module 122 of the coupling module 120 is located directly opposite the optoelectronic transmitter / receiver module 222 of the transmitter / receiver module, the entire arrangement being supported by the rail 300, which is not visible.
  • a coupling 122 ' is provided for an optical waveguide 124, and an interface for connecting the optical waveguide 124 is also provided in the transmitter / receiver module 220.
  • the data communication takes place bidirectionally optically over a distance d, which may be, for example, 10 m or more, via the optical waveguide 124.
  • This exemplary embodiment has the advantage that the valve station 200 can also be switched off. can be arranged completely separate from the fieldbus node their spatial positioning. In this way, a data transmission is possible even in a spatially disadvantageous construction situation, wherein in particular the valve station 200 and the coupling module can also be arranged at an angle to each other and in particular also offset from each other.
  • the transmitter / receiver module 220 has its own power supply and is thus completely decoupled from the electrical data line, for example the bus node 100, also with respect to its power supply. It can also be provided that the voltage supply of the transmitter / receiver module 220 is effected by the voltage supply of the valve modules 210.
  • the opto-electronic receiving means and transmitting means can be designed in the most diverse ways.
  • An advantageous embodiment which is simple and inexpensive to implement, provides that the transmitting means are the photodiodes and the receiving means are phototransistors.
  • the transmission is done in particular by light in the non-visible area, in which case especially light in the infrared wavelength range is used.
  • the data communication between the individual valve modules 210 is carried out in a manner described in the non-prepublished DE 103 53 295.1, page 7, last paragraph to page 9, fourth paragraph, which are incorporated by reference for the purposes of the disclosure in the present application.
  • a block diagram of a coupling module 120 is shown schematically in FIG.
  • a coupling module 120 has, on the one hand, an input line 121 for the local bus and, on the other hand, one or more lines 123 for the voltage supply.
  • the coupling module has a first circuit arrangement 124 for converting the bus signal into a parallel signal and a second circuit arrangement 125 for converting the parallel into a serial signal, which is then transmitted through the optoelectronic transmission and reception signals.
  • catcher 122 is output. For this arrangement, the local bus protocol is not needed.
  • a transmitter / receiver module 220 illustrated in FIG. 4 has a converter 221 for processing the light signal 400 received by the optoelectronic transceiver 222.
  • This converter 221 converts the signal into a signal which is compatible with the optoelectronic signal transmission of the valve unit 210.
  • the converted optical signals are transmitted through a further optoelectronic transmitting / receiving means 223, which is part of the transmitter / receiver module, to corresponding optoelectronic transmitting devices.
  • Receiving means 211 of the valve modules 210 coupled.
  • the local bus protocol which is in electrical form in serial form, is converted directly into an optical signal form by the coupling module 120 and is transmitted by the latter to the transceiver module by optical means, where appropriate after a Further conversion of the waveform is also passed on serial way to the valve units 210.
  • the embodiments described above show the very advantageous coupling of the transmitter / receiver module 220 for coupling to a valve station 200, the valve modules communicate with each other optically. It is understood that the invention is not limited thereto, but that the transmitter / receiver module 220 in principle, even after receiving the data signals optically convert into electrical signals, so that known valve stations 200, in which the data communication between the valve modules by electrical means, can be used.

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Abstract

The invention relates to a device for coupling electrical data lines, especially a bus system, to a modular valve station which comprises a plurality of valve modules. Said coupling device comprises a coupling module that can be connected to the electrical data lines for converting the electrical signals of the data lines to optical signals, and a transceiver module for data communication with the valve modules which communicates with the electrical coupling module by optical means and can be coupled to the valve module on the input side.

Description

Elektrooptische KopplungseinrichtungElectro-optical coupling device
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ankopplung elektrischer Datenleitungen an eine modulartig aufgebaute Ventilstation nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for coupling electrical data lines to a modular valve station according to the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Eine solche modulartig aufgebaute Ventilstation, auch als Ventilinsel bezeichnet, geht beispielsweise aus der nicht vorveröffentlichten DE 103 53 295.1 hervor. Bei einer modulartig aufgebauten Ventilstation sind mehrere Ventilblöcke miteinander verbunden und bilden eine bauliche Einheit, die beispielsweise mit einem elektrischen Zentralstecker (Multipol) oder einem Feldbusinterface an eine Steuerleitung anschließbar ist. Die aus der DE 103 53 295.1 hervorgehende Ventilstation weist Ventilmodule auf, bei denen die Datenübertragung auf optoelektronischem Wege erfolgt. Dies ist gegenüber der Verbindung der Ventilmodule durch elektrische Steckverbindungen sehr vorteilhaft, da die zumeist hohen mechanischen Toleranzanforderungen unterliegenden Steckverbindungen leicht beschädigt, beispielsweise die Steckerkontakte verbogen werden können und dergleichen. Darüber hinaus werden derartige Ventilstationen sehr oft in kritischen Umgebungen eingesetzt, bei denen elektrische Kontakte unerwünscht sind.Such a modular valve station, also referred to as a valve terminal, for example, from the unpublished DE 103 53 295.1. In a modular valve station a plurality of valve blocks are connected to each other and form a structural unit that can be connected to a control line, for example with an electrical central plug (Multipol) or a fieldbus interface. The valve station resulting from DE 103 53 295.1 has valve modules in which the data is transferred opto-electronically. This is compared to the connection of the valve modules by electrical connectors very beneficial because the mostly high mechanical tolerance requirements underlying connectors damaged easily, for example, the connector contacts can be bent and the like. Beyond that Such valve stations are often used in critical environments where electrical contacts are undesirable.
Die Datenkommunikation auf optoelektronischem Wege zwischen den einzelnen Ventilmodulen beseitigt diese Nachteile, vermeidet mechanische Schnittstellen und ermöglicht insbesondere eine sehr vorteilhafte galvanische Trennung.The data communication by opto-electronic means between the individual valve modules eliminates these disadvantages, avoids mechanical interfaces and in particular allows a very advantageous electrical isolation.
Gleichwohl muß die Ankopplung an elektrische Datenleitungen, beispielsweise an ein Feldbussystem bei den aus der DE 103 53 295.1 hervorgehenden Ventilstationen durch Steckverbindungen, beispielsweise durch die erwähnten elektrischen Zentralstecker (Multipol) erfolgen.Nevertheless, the coupling to electrical data lines, for example to a fieldbus system in the case of the valve stations resulting from DE 103 53 295.1, must be effected by plug connections, for example by the mentioned electrical central plugs (multipole).
Die JP 05-180366 A offenbart eine gemeinsame Steuereinrichtung für Aktuatoren, mit einem optischen Sender zur Umwandlung elektrischer Signale in optische Signale. Bei dieser Anordnung kommuniziert ein Sender- Empfängermodul mit einzelnen Ventilen einer nicht modular aufgebauten Ventilinsel über Datenleitungen auf elektrischem Wege.JP 05-180366 A discloses a common control device for actuators, comprising an optical transmitter for converting electrical signals into optical signals. In this arrangement, a transmitter-receiver module communicates with individual valves of a non-modular valve island via data lines by electrical means.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Einrichtung zur Ankopplung elektrischer Datenleitungen an eine modulartig aufgebaute Ventilstation zu vermitteln, welche auf elektrische Steckkontakte verzichtet und an unterschiedlichste elektrische Signalformen adaptierbar ist.The invention is based on the problem of providing a device for coupling electrical data lines to a modular valve station, which dispenses with electrical plug contacts and can be adapted to a wide variety of electrical signal forms.
Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung zur Ankopplung elektrischer Datenleitungen an eine modulartig aufgebaute Ventilstation mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved in a device for coupling electrical data lines to a modular valve station having the features of claim 1.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Zur Vermeidung von Schnittstellen mittels elektrischer Stecker sieht die erfindungsgemäße Koppeleinrichtung zur Ankopplung elektrischer Datenleitungen an die Ventilmodule der modulartig aufgebauten Ventilstation ein Koppelmodul und ein von diesem getrenntes Sender- und Empfängermodul vor. Das Koppelmodul ist an die elektrische Datenleitung anschließbar und wandelt die elektrischen Signale der Datenleitungen in optische Signale um. Das Sender- /Empfängermodul ist an das eingangsseitige Ventilmodul angekoppelt zur Datenkommunikation mit den Ventilmodulen auf optoelektrischem Wege. Durch diese Zweiteilung in Koppelmodul und Sender-/Empfängermodul kann eine Ankopplung unterschiedlichster Datenleitungen an eine modulartig aufgebaute Ventilstation mit Ventilmodulen erfolgen, wobei das Koppelmodul jeweils an die Charakteristika der elektrischen Datenleitungen angepaßt wird und das Sender-/Empfängermodul an die Datenkommunikation der Ventilmodule. Insbesondere ist durch die Einrichtung umfassend Koppelmodul und Sende-/Empfängermodul eine Konversion und Anpassung der von beliebigen elekrischen Vorrichtungen, Verbrauchern und dergleichen ausgegebenen Daten an die Datenart einer Ventilinsel möglich. Auf diese Weise können beliebige Einrichtungen und Vorrichtungen an eine Ventilinsel angekoppelt werden und mit dieser kommunizieren, was bei aus dem Stand der Technik bekannten Ventilinseln in dieser Form nicht möglich ist.In order to avoid interfaces by means of electrical connectors, the coupling device according to the invention provides for the coupling of electrical data lines to the valve modules of the modular valve station, a coupling module and a separate from this transmitter and receiver module. The coupling module can be connected to the electrical data line and converts the electrical signals of the data lines into optical signals. The transmitter / receiver module is coupled to the input-side valve module for data communication with the valve modules optoelectrically. By this division into the coupling module and transmitter / receiver module, a coupling of different data lines to a modular valve station with valve modules can be carried out, wherein the coupling module is adapted to the characteristics of the electrical data lines and the transmitter / receiver module to the data communication of the valve modules. In particular, the device comprising the coupling module and the transceiver module permits conversion and adaptation of the data output by any electrical devices, consumers and the like to the data type of a valve terminal. In this way, any devices and devices can be coupled to a valve terminal and communicate with this, which is not possible in known from the prior art valve islands in this form.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen und Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Steuereinrichtung möglich.The measures and features listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of claim 1 control device are possible.
Das Datensignal kann z. B. ein paralleles elektrisches Datensignal sein, mit dem einzelne Verbraucher angesteuert werden können. In diesem Falle erfolgt unmittelbar eine Wandlung in ein serielies optisches Signal. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist es ein Bussignal, welches in dem Koppelmodul zunächst in ein paralleles elektrisches und dieses sodann in ein serielles optisches Signal gewandelt wird. Das Koppelmodul kann so sehr vorteilhaft an die unterschiedlichsten Signalformen angepaßt werden. Bevorzugt bilden die elektrischen Datenleitungen ein Bussystem. In diesem Falle bildet das Koppelmodul das letzte Modul eines Busknotens. Das Bussystem kann insbesondere ein Lokalbussystem sein.The data signal can z. B. may be a parallel electrical data signal with which individual consumers can be controlled. In this case, a conversion takes place directly into a serial optical signal. In an advantageous embodiment, it is a bus signal, which is first converted in the coupling module into a parallel electrical and then into a serial optical signal. The coupling module can be adapted very advantageous to a variety of waveforms. The electrical data lines preferably form a bus system. In this case, the coupling module forms the last module of a bus node. In particular, the bus system may be a local bus system.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß das Sende- /Empfangsmodul mit den Ventilmodulen auf optoelektronischem Wege über optoelektronische Sende-/Empfangsmittel zur bidirektionalen Datenkommunikation Wege kommuniziert.A particularly advantageous embodiment provides that the transmitting / receiving module communicates with the valve modules in an optoelectronic way via opto-electronic transmitting / receiving means for bidirectional data communication paths.
Diese Sende- und Empfangsmittel werden vorteilhafterweise durch Fotodioden und/oder Fototransistoren realisiert.These transmitting and receiving means are advantageously realized by photodiodes and / or phototransistors.
Durch die gewissermaßen Aufspaltung der Einrichtung in ein Koppelmodul und ein Sender-/Empfängermodul ist es darüber hinaus sehr vorteilhaft möglich, die bidirektionale optische Datenüberleitung über längere Wege mittels wenigstens eines zwischen dem Ausgang des Koppelmoduls und dem Eingang des Sender-/Empfängermoduls angeordneten Lichtwellenleiters vorzunehmen. Auch ungünstige Einbausituationen können so berücksichtigt werden.By the sort of splitting of the device into a coupling module and a transmitter / receiver module, it is also very advantageous possible to make the bidirectional optical data transmission over longer distances by means of at least one arranged between the output of the coupling module and the input of the transmitter / receiver module optical fiber. Even unfavorable installation situations can be taken into account.
Die bidirektionale optische Datenkommunikation erfolgt vorzugsweise mittels nicht sichtbaren Lichts. Hierbei kommt insbesondere Licht im infraroten Längenwellenbereich zum Einsatz.The bidirectional optical data communication preferably takes place by means of invisible light. In this case, in particular light in the infrared wavelength range is used.
Zeichnungdrawing
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen der Erfindung. In der Zeichnung zeigen:Further advantages and features of the invention are the subject of the following description and the drawings of embodiments of the invention. In the drawing show:
Fig. 1 schematisch eine von der Erfindung Gebrauch machende Koppeleinrichtung zur optischen Ankopplung einer modulartig aufgebauten Ventilstation an einen Feldbusknoten;1 shows schematically a coupling device making use of the invention for the optical coupling of a modularly constructed valve station to a field bus node;
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer von der Erfindung Gebrauch machenden Koppeleinrichtung zur Ankopplung einer modulartig aufgebauten Ventilstation an einen Feldbusknoten;FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a coupling device making use of the invention for coupling a modular valve station to a field bus node; FIG.
Fig. 3 schematisch das Prinzipschaltbild des Koppelmoduls;3 shows schematically the basic circuit diagram of the coupling module;
Fig. 4 schematisch das Prinzipschaltbild des an die Ventilmodule angekoppelten Sender-/Empfängermoduls undFig. 4 shows schematically the block diagram of the coupled to the valve modules transmitter / receiver module and
Fig.5 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Koppeleinrichtung.5 shows schematically a further embodiment of a coupling device.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Eine modulartig aufgebaute Ventilstation 200, eine sogenannte Ventilinsel umfaßt eine Mehrzahl von aneinander befestigten Ventilmodule 210. Diese Ventilmodule 210 weisen ihrerseits eine (nicht dargestellte) Schaltungseinrichtung zur Datenkommunikation und zur Ansteuerung von (nicht dargestellten) Ventilen, Aktoren oder Sensoren auf. Eine solche Ventilstation 200 soll nun an einen Feldbusknoten 100 angeschlossen werden, der seinerseits eine Mehrzahl von I/O-Modulen 110 (Eingabe-/Ausgabemodule) aufweist. Als letztes Modul ist hierzu ein Koppelmodul 120 vorgesehen, welches die elektrischen Daten des Feldbussystems in optische Daten wandelt und durch ein optisches Sende- und Empfangsmittel 122 an ein optisches Sende- und Empfangsmittel 222 eines Sender-/Empfängermoduls 220 überträgt, welches eingangsseitig vor dem ersten Ventilmodul 210 angeordnet und mit diesem zur Datenübertragung optoelektronisch verbunden ist. Wie in Fig. 1 dargestellt, kann die Ventilstation 200 mit dem Feldbusknoten 100 beispielsweise über eine Schiene 300 verbunden sein. Das Koppelmodul 120 ist an das Bussystem, beispielsweise einen Lokalbus angepaßt, wohingegen das Sender-/Empfängermodul 220 hinsichtlich seines optischen Datenübertragungsverhaltens an die Ventilmodule 210 angepaßt ist. Durch diese gewissermaßen zweigeteilte Einrichtung zur Kopplung des Feldbusknotens 100 an die Ventilstation 200 kann nicht nur auf mechanische Steckkontakte verzichtet werden, es wird auch eine galvanische Entkopplung erreicht. Auf diese Weise können lediglich durch Austausch des Koppelmoduls 120 sehr schnell und nur mit geringstem technischem Aufwand unterschiedliche elektrische Datenkommunikationssysteme an die Ventilstation 200 angekoppelt werden.A module-like valve station 200, a so-called valve island, comprises a plurality of valve modules 210 fastened to one another. These valve modules 210 in turn have a circuit device (not shown) for data communication and for controlling valves, actuators or sensors (not shown). Such a valve station 200 is now to be connected to a field bus node 100, which in turn has a plurality of I / O modules 110 (input / output modules). As the last module for this purpose, a coupling module 120 is provided, which converts the electrical data of the fieldbus system into optical data and transmits by an optical transmitting and receiving means 122 to an optical transmitting and receiving means 222 of a transmitter / receiver module 220, which on the input side before the first Valve module 210 is arranged and connected to this opto-electronically for data transmission. As shown in FIG. 1, the valve station 200 may be connected to the field bus node 100, for example via a rail 300. The coupling module 120 is adapted to the bus system, for example a local bus, whereas the transmitter / receiver module 220 is adapted to the valve modules 210 with regard to its optical data transmission behavior. By this to some extent divided device for coupling the field bus node 100 to the valve station 200 can be dispensed not only mechanical plug contacts, it is also achieved a galvanic decoupling. In this way, it is possible to couple different electrical data communication systems to the valve station 200 very quickly and only with the least technical effort by exchanging the coupling module 120.
Fig. 1 zeigt die Kopplungseinrichtung zur besseren Erläuterung des optischen Übertragungswegs im nicht fertig montierten Zustand. Im fertig montierten Zustand liegt das optoelektronische Sende-/Empfangsmodul 122 des Koppelmoduls 120 direkt dem optoelektronischen Sende-/Empfangsmodul 222 des Sender-/Empfängermoduls gegenüber, wobei die gesamte Anordnung durch die dann nicht sichtbare Schiene 300 gelagert wird.Fig. 1 shows the coupling device for better explanation of the optical transmission path in the unfinished state. In the assembled state, the optoelectronic transmitter / receiver module 122 of the coupling module 120 is located directly opposite the optoelectronic transmitter / receiver module 222 of the transmitter / receiver module, the entire arrangement being supported by the rail 300, which is not visible.
Bei einem weiteren, in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so daß bezüglich deren Beschreibung auf das Vorstehende vollinhaltlich Bezug genommen wird.In a further, illustrated in Fig. 2 embodiment, the same elements are provided with the same reference numerals, so that with respect to the description thereof to the above fully incorporated by reference.
Im Unterschied zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel bei dem Koppelmodul eine Auskopplung 122' für einen Lichtwellenleiter 124 und bei dem Sender- /Empfängermodul 220 ebenfalls eine Schnittstelle zum Anschluß des Lichtwellenleiters 124 vorgesehen. In diesem Falle erfolgt die Datenkommunikation bidirektional auf optischem Wege über eine Distanz d, die beispielsweise 10 m oder mehr betragen kann, über den Lichtwellenleiter 124. Dieses Ausführungsbeispiel weist den Vorteil auf, daß die Ventilstation 200 auch hin- sichtlich ihrer räumlichen Positionierung völlig getrennt von dem Feldbusknoten angeordnet sein kann. Hierdurch ist eine Datenübertragung auch in einer räumlich nachteiligen Bausituation möglich, wobei insbesondere die Ventilstation 200 und das Koppelmodul auch im Winkel zueinander und insbesondere auch versetzt zueinander angeordnet werden können.In contrast to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 1, in the exemplary embodiment illustrated in FIG. 2, a coupling 122 'is provided for an optical waveguide 124, and an interface for connecting the optical waveguide 124 is also provided in the transmitter / receiver module 220. In this case, the data communication takes place bidirectionally optically over a distance d, which may be, for example, 10 m or more, via the optical waveguide 124. This exemplary embodiment has the advantage that the valve station 200 can also be switched off. can be arranged completely separate from the fieldbus node their spatial positioning. In this way, a data transmission is possible even in a spatially disadvantageous construction situation, wherein in particular the valve station 200 and the coupling module can also be arranged at an angle to each other and in particular also offset from each other.
Das Sender-/Empfängermodul 220 weist eine eigene Spannungsversorgung auf und ist so auch hinsichtlich seiner Spannungsversorgung völlig von der elektrischen Datenleitung, beispielsweise dem Busknoten 100 entkoppelt. Es kann auch vorgesehen sein, daß die Spannungsversorgung des Sender- /Empfängermoduls 220 durch die Spannungsversorgung der Ventilmodule 210 erfolgt.The transmitter / receiver module 220 has its own power supply and is thus completely decoupled from the electrical data line, for example the bus node 100, also with respect to its power supply. It can also be provided that the voltage supply of the transmitter / receiver module 220 is effected by the voltage supply of the valve modules 210.
Die optoelektronischen Empfangsmittel und Sendemittel können auf die unterschiedlichste Art und Weise ausgebildet sein. Eine vorteilhafte einfach und kostengünstig zu realisierende Ausführungsform sieht vor, daß die Sendemittel die Fotodioden und die Empfangsmittel Fototransistoren sind. Die Übertragung geschieht dabei insbesondere durch Licht im nicht sichtbaren Bereich, wobei hier ganz besonders Licht im infraroten Wellenlängenbereich zum Einsatz kommt. Die Datenkommunikation zwischen den einzelnen Ventilmodulen 210 erfolgt dabei auf eine in der nicht vorveröffentlichten DE 103 53 295.1, Seite 7, letzter Absatz bis Seite 9, vierter Absatz, die zum Zwecke der Offenbarung in vorliegende Anmeldung einbezogen werden, Bezug genommen wird, beschriebene Weise.The opto-electronic receiving means and transmitting means can be designed in the most diverse ways. An advantageous embodiment, which is simple and inexpensive to implement, provides that the transmitting means are the photodiodes and the receiving means are phototransistors. The transmission is done in particular by light in the non-visible area, in which case especially light in the infrared wavelength range is used. The data communication between the individual valve modules 210 is carried out in a manner described in the non-prepublished DE 103 53 295.1, page 7, last paragraph to page 9, fourth paragraph, which are incorporated by reference for the purposes of the disclosure in the present application.
Ein Prinzipschaltbild eines Koppelmoduls 120 ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. Ein Koppelmodul 120 weist zum einen eine Eingangsleitung 121 für den lokalen Bus auf, zum anderen eine oder mehrere Leitungen 123 zur Spannungsversorgung. Das Koppelmodul weist eine erste Schaltungseinrichtung 124 auf zur Umwandlung des Bussignals in ein paralleles Signal und eine zweite Schaltungsanordnung 125 zur Umwandlung des parallelen in ein serielles Signal, welches dann durch die optoelektronische Sende- und Emp- fangseinrichtung 122 ausgegeben wird. Für diese Anordnung wird das Lokalbusprotokoll nicht benötigt.A block diagram of a coupling module 120 is shown schematically in FIG. A coupling module 120 has, on the one hand, an input line 121 for the local bus and, on the other hand, one or more lines 123 for the voltage supply. The coupling module has a first circuit arrangement 124 for converting the bus signal into a parallel signal and a second circuit arrangement 125 for converting the parallel into a serial signal, which is then transmitted through the optoelectronic transmission and reception signals. catcher 122 is output. For this arrangement, the local bus protocol is not needed.
Ein in Fig. 4 dargestellte Sender-/Empfängermodul 220 weist einen Wandler 221 auf zur Verarbeitung des von der optoelektronischen Sende- /Empfangseinrichtung 222 empfangenen Lichtsignal 400 auf. Dieser Wandler 221 wandelt das Signal in ein Signal, welches kompatibel ist mit der optoelektronischen Signalübertragung der Ventileinheit 210. Die gewandelten optischen Signale werden durch ein weiteres optoelektronisches Sende- /Empfangsmittel 223, das Teil des Sender-/Empfängermoduls ist, an entsprechende optoelektronische Sende-/Empfangsmittel 211 der Ventilmodule 210 angekoppelt.A transmitter / receiver module 220 illustrated in FIG. 4 has a converter 221 for processing the light signal 400 received by the optoelectronic transceiver 222. This converter 221 converts the signal into a signal which is compatible with the optoelectronic signal transmission of the valve unit 210. The converted optical signals are transmitted through a further optoelectronic transmitting / receiving means 223, which is part of the transmitter / receiver module, to corresponding optoelectronic transmitting devices. / Receiving means 211 of the valve modules 210 coupled.
Bei einem weiteren, in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Lokalbusprotokoll, welches seriell in elektrischer Signalform vorliegt, direkt in eine optische Signalform von dem Koppelmodul 120 umgewandelt und von diesem an das Sende-/Empfängermodul auf optischem Wege übertragen, wo es gegebenenfalls nach einer weiteren Wandlung der Signalform ebenfalls auf seriellem Wege an die Ventileinheiten 210 weitergegeben wird.In another exemplary embodiment illustrated in FIG. 5, the local bus protocol, which is in electrical form in serial form, is converted directly into an optical signal form by the coupling module 120 and is transmitted by the latter to the transceiver module by optical means, where appropriate after a Further conversion of the waveform is also passed on serial way to the valve units 210.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen die sehr vorteilhafte Ankopplung des Sender-/Empfängermoduls 220 zur Ankopplung an eine Ventilstation 200, deren Ventilmodule auf optischem Wege miteinander kommunizieren. Es versteht sich, daß die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, sondern daß das Sender-/Empfängermodul 220 rein prinzipiell auch nach Empfang der Datensignale auf optischem Wege eine Umwandlung in elektrische Signale vornehmen kann, so daß an sich bekannte Ventilstationen 200, bei welchen die Datenkommunikation zwischen den Ventilmodulen auf elektrischem Wege erfolgt, eingesetzt werden kann. The embodiments described above show the very advantageous coupling of the transmitter / receiver module 220 for coupling to a valve station 200, the valve modules communicate with each other optically. It is understood that the invention is not limited thereto, but that the transmitter / receiver module 220 in principle, even after receiving the data signals optically convert into electrical signals, so that known valve stations 200, in which the data communication between the valve modules by electrical means, can be used.

Claims

Patentansprüche claims
1. Einrichtung zur Ankopplung elektrischer Datenleitungen, insbesondere eines Bussystems, an eine modulartig aufgebaute Ventilstation mit einer Mehrzahl von Ventilmodulen, umfassend ein an die elektrischen Datenleitungen anschließbares Koppelmodul zur Wandlung der elektrischen Signale der Datenleitungen in optische Signale und ein mit dem Koppelmodul bidirektional auf optischem Wege kommunizierendes, an das eingangsseitige Ventilmodul ankoppelbares Sender- /Empfängermodul zur Datenkommunikation mit den Ventilmodulen auf optoelektrischem Wege.1. Device for coupling electrical data lines, in particular a bus system, to a modular valve station having a plurality of valve modules, comprising a connectable to the electrical data lines coupling module for converting the electrical signals of the data lines into optical signals and bidirectionally with the coupling module optically communicating, can be coupled to the input side valve module transmitter / receiver module for data communication with the valve modules via opto-electrical means.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Datensignal ein Bussignal ist und in dem Koppelmodul zunächst eine Umwandlung des Bussignals in ein paralleles elektrisches und sodann eine Umwandlung des parallelen elektrischen in ein serielles optisches Signal erfolgt.2. Device according to claim 1, characterized in that the data signal is a bus signal and in the coupling module is first a conversion of the bus signal into a parallel electrical and then a conversion of the parallel electrical into a serial optical signal.
3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelmodul das letzte Modul eines Busknotens, insbesondere eines Feldbusknotens, bildet.3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the coupling module forms the last module of a bus node, in particular a fieldbus node.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenkommunikation des Sender-/Empfängermoduls mit den Ventilmodulen über optoelektronische Sende- und Empfangsmittel zur bidirektionalen Datenkommunikation auf optoelektronischem Wege erfolgt.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the data communication of the transmitter / receiver module with the valve modules via opto-electronic transmitting and receiving means for bidirectional data communication is carried out by optoelectronic means.
5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optoelektronische Datenkommunikation durch Fotodioden und/oder Fototransistoren erfolgt. 5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the optoelectronic data communication is effected by photodiodes and / or phototransistors.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bidirektionale optische Datenübertragung über wenigstens einen zwischen dem Ausgang des Koppelmoduls und dem Eingang des Sender-/Empfängermoduls angeordneten Lichtwellenleiter erfolgt.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the bidirectional optical data transmission via at least one arranged between the output of the coupling module and the input of the transmitter / receiver module optical waveguide.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bidirektionale optische Datenübertragung mittels nicht sichtbarem Licht erfolgt.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the bidirectional optical data transmission takes place by means of non-visible light.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge des nicht sichtbaren Lichts im infraroten Wellenlängenbereich liegt. 8. Device according to claim 7, characterized in that the wavelength of the non-visible light is in the infrared wavelength range.
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